多层陶瓷外壳的失效分析和可靠性设计

陶瓷材料失效的原因 -回复

陶瓷材料失效的原因-回复标题：【陶瓷材料失效的原因】探析一、引言陶瓷材料，以其优异的高温稳定性、高硬度、耐腐蚀和耐磨耗性等特性，在航天航空、化工、生物医疗等领域得到了广泛应用。

然而，尽管陶瓷材料具有诸多优点，但在实际应用过程中，其失效现象依然时有发生，对设备性能与使用寿命产生严重影响。

本文旨在深入剖析陶瓷材料失效的各种原因，以便为提高陶瓷材料的稳定性和耐用性提供理论依据和技术指导。

二、陶瓷材料的基本性质及失效模式陶瓷材料主要由无机非金属氧化物、氮化物、碳化物等化合物组成，结构致密且晶粒间结合紧密。

常见的失效模式主要包括断裂、磨损、腐蚀以及相变导致的性能退化等。

三、陶瓷材料失效的具体原因分析1. 断裂失效：陶瓷材料由于其典型的脆性特征，容易在内部缺陷或外部应力作用下发生断裂。

这种失效主要源于以下几个方面：（1）制备过程中的微观缺陷，如气孔、裂纹、杂质夹杂等；（2）热处理或使用过程中产生的残余应力；（3）机械负载下的疲劳损伤，包括低周疲劳和高温蠕变疲劳；（4）极端温度变化引起的热应力。

2. 磨损失效：陶瓷材料虽然硬度高，但其抗磨损能力受到表面粗糙度、硬度匹配、服役环境等因素影响。

颗粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和微切削磨损等是陶瓷材料常见磨损失效形式。

3. 腐蚀失效：尽管陶瓷材料普遍具有良好的化学稳定性，但在某些特殊环境中，如酸碱溶液、熔融盐或高温气体中，可能发生溶解、氧化、还原或其他化学反应，从而导致材料结构破坏，引发腐蚀失效。

4. 相变失效：部分陶瓷材料在特定温度条件下会发生相变，导致体积变化或结构劣化，进而影响其力学性能和物理性能，引发失效。

四、改进措施与预防策略针对上述失效原因，可以从优化制备工艺、改进材料设计和合理选择使用条件等方面采取相应对策：1. 提高原料纯度，优化成型和烧结工艺，减少内部缺陷；2. 通过添加微量元素、采用复合材料技术等方式改善陶瓷材料的韧性，降低其脆性；3. 设计合理的表面处理技术和涂层技术，增强陶瓷材料的抗磨损性能；4. 开发新型耐腐蚀陶瓷材料或者进行表面改性，提高其耐蚀性；5. 对于存在相变问题的陶瓷材料，应充分了解其相变规律，通过调控成分和制备工艺，避免不利相变的发生。

多层陶瓷外壳设计与使用中的几个问题

多层陶瓷外壳设计与使用中的几个问题
汤纪南
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】2003(003)005
【摘要】本文叙述了多层陶瓷外壳的基本工艺和设计,主要原材料的选用以及在科研和生产过程中的一些问题.
【总页数】6页(P28-32,8)
【作者】汤纪南
【作者单位】江苏省宜兴电子器件总厂,江苏,宜兴,214221
【正文语种】中文
【中图分类】TN305.93
【相关文献】
1.陶瓷墙地砖自动压机模具设计制造和使用中的几个问题 [J], 姚德良
2.矿用电气开关外壳设计中易忽略的几个问题 [J], 王和平;王星亮
3.多层基板中的多层陶瓷共烧技术 [J], 田民波;梁彤翔
4.陶瓷四边引线扁平外壳设计中的几个问题 [J], 余咏梅
5.低温吸收塔外壳设计中的几个问题 [J], 胡逸敏
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多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析

多层陶瓷外壳的可靠性设计和失效分析时间：2007-03-13来源：发表评论进入论坛投稿1 引言多次陶瓷外壳以其优良的性能被广泛应应用于航天、航空、军事电子装备及民用投资类电子产品的集成电路和电子元器件的封装，常用的陶瓷外壳有集成电路陶瓷外壳，如D型（DIP）、F型（FP）、G型（PGA）、Q型（QFP）、C型（LCC）、BGA型等；混合集成电路陶瓷外壳，光电器件陶瓷外壳，微波器件陶瓷外壳，声表面波器件陶瓷外壳，晶体振荡器陶瓷外壳，固体继电器陶瓷外壳及各种传感器（如霍尔传感器）用陶瓷外壳等等。

多层陶瓷外壳采用多层陶瓷金属化共烧工艺进行生产。

多层陶瓷外壳分为高温共烧陶瓷外壳（HTCC）和低温共烧陶瓷外壳（LTCC）两类。

本文仅对高温共烧陶瓷外壳（HTCC）进行讨论。

多层陶瓷外壳由于其体积小、导热性好、密封性好、机械强度高、引起封装可靠性高而得到广泛应用，但是，使用中仍然会出现失效。

本文就多层陶瓷外壳的失效模式、失效机理和可靠性设计进行探讨。

2 多层陶瓷外壳的失效模式多层陶瓷外壳在生产和使用中出现的失效模式通常有以下几种：（1）在机械试验中出现陶瓷底座断裂失效；（2）在使用中出现绝缘电阻小于标准规定值，出现失效；中国可靠性论坛:/club（3）在使用中外壳出现断、短路失效；（4）在使用中出现外壳外引线脱落、或无引线外壳的引出端焊盘与外电路连接失效；（5）使用中出现电镀层锈蚀失效；（6）使用中出现密封失效；（7）键合和芯片剪切失效；（8）使用不当造成失效。

3 多层陶瓷外壳的失效机理分析3.1 陶瓷底座的断裂失效其主要失效机理如下：（1）由于所采用的陶瓷材料的抗弯强度不足；（2）在生产过程中偏离了规定的工艺参数；例如：层压中未将各层生陶瓷片压成一个整体，降低了陶瓷底座的机械强度，在烧结过程中，由于烧结温度过高或过低而造成陶瓷底座过烧和生烧，从而降低了陶瓷底座的机械强度所致；（3）由于结构设计错误，在设计外壳底座的底板时，底板取值太小，使底板过薄。

电容失效分析

陶瓷电容失效分析：多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成，失效形式为金属电极和陶介之间层错，电气表现为受外力（如轻轻弯曲板子或用烙铁头碰一下）和温度冲击（如烙铁焊接）时电容时好时坏。

多层片状陶介电容器具体不良可分为:1、热击失效2、扭曲破裂失效3、原材失效三个大类（１）热击失效模式：热击失效的原理是：在制造多层陶瓷电容时，使用各种兼容材料会导致内部出现张力的不同热膨胀系数及导热率。

当温度转变率过大时就容易出现因热击而破裂的现象，这种破裂往往从结构最弱及机械结构最集中时发生，一般是在接近外露端接和中央陶瓷端接的界面处、产生最大机械张力的地方（一般在晶体最坚硬的四角），而热击则可能造成多种现象：第一种是显而易见的形如指甲狀或U-形的裂縫第二种是隐藏在内的微小裂缝第二种裂缝也会由裸露在外的中央部份，或陶瓷/端接界面的下部开始，并随温度的转变，或于组装进行时，顺着扭曲而蔓延开来（见图4）。

第一种形如指甲狀或U-形的裂縫和第二种隐藏在内的微小裂缝，两者的区别只是后者所受的张力较小，而引致的裂缝也较轻微。

第一种引起的破裂明显，一般可以在金相中测出，第二种只有在发展到一定程度后金相才可测。

（２）扭曲破裂失效此种不良的可能性很多：按大类及表现可以分为两种：第一种情况、SMT阶段导致的破裂失效当进行零件的取放尤其是SMT阶段零件取放时，取放的定中爪因为磨损、对位不准确，倾斜等造成的。

由定中爪集中起来的压力，会造成很大的压力或切断率，继而形成破裂点。

这些破裂现象一般为可见的表面裂缝，或2至3个电极间的内部破裂；表面破裂一般会沿着最强的压力线及陶瓷位移的方向。

真空检拾头导致的损坏或破裂﹐一般会在芯片的表面形成一个圆形或半月形的压痕面积﹐并带有不圆滑的边缘。

此外﹐这个半月形或圆形的裂缝直经也和吸头相吻合。

另一个由吸头所造成的损环﹐因拉力而造成的破裂﹐裂缝会由组件中央的一边伸展到另一边﹐这些裂缝可能会蔓延至组件的另一面﹐并且其粗糙的裂痕可能会令电容器的底部破损。

MLCC漏电失效分析 (2)

M L C C漏电失效分析美信检测失效分析实验室摘要：本文通过X射线透视检查、MLCC外观、MLCC内部结构分析及SEM/EDS检查，认为造成MLCC漏电失效的原因为：电容本身质量问题，MLCC内部存在镍瘤，镍瘤的存在使热应力裂纹的萌生产生了可能。

关键词：MLCC, 镍瘤，片式多层陶瓷电容器，失效分析，MLCC漏电失效分析1. 案例背景客户端在老化实验测试阶段发现MLCC出现漏电失效，其不良比率不详，该MLCC焊接工艺为回流焊接工艺。

2. 分析方法简述通过外观检查OK样品与NG样品表面未见明显异常。

NG样品OK样品通过X射线透视检查，OK样品和NG样品内部均未发现裂纹孔洞等异常。

MLCC X射线透视内部结构图将OK样品和NG样品分别切片，然后在金相显微镜下放大拍照观察MLCC内部结构，NG样品电容内部存在镍瘤及热应力裂纹，而OK样品未见异常。

MTT（美信检测）是一家从事材料及零部件品质检验、鉴定、认证及失效分析服务的第三方实验室,网址：联系电话：、。

裂纹镍瘤NG样品OK样品通过对样品剖面SEM/EDS分析，NG样品电容内部电极层不连续，存在明显镍瘤；其镍瘤周围多条向外延伸裂纹并在裂缝通道内发现明显碳化痕迹（EDS结果中C含量高达50%），此应为热应力裂纹，裂纹的存在直接导致电容性能异常；而OK样品电容内部电极层连续，陶瓷介质层致密未发现孔洞及镍瘤，电容性能良好。

镍瘤位置碳化痕迹位置NG样品电容内部局部形貌EDS能谱图（镍瘤位置）OK样品电容内部结构空白样品电容内部形貌和EDS能谱图（镍瘤位置）➢失效模式分析：多层陶瓷电容器（MLCC）本身的内在可靠性十分优良，可长时间稳定使用。

但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对可靠性产生严重的影响。

陶瓷多层电容器（MLCC）失效的原因一般分为外部因素和内在因素。

内在因素包括: 陶瓷介质内空洞、介质层分层；外部因素包括：热应力裂纹及机械应力裂纹。

多层陶瓷外壳的失效分析和可靠性设计

Ｋｅｒ：ｕｔｌｙｅｅａｃｐｃｇ；ｎａｉａｉｎｍｏｅｉｖｌｄｔｎｍｅｈｎｓ；ｅｉｂｌｙｄｓｇｙｗｏｄｓｍｌａｒｒｍｉａｋａｅｉｖｌｄｔｄ；ｎａｉａｉｃａｉｍｒｌｉｉｅｉｎｉｃｏｏａｔ

多层陶瓷外壳采用多层陶瓷金属化共烧工艺进行
１引言
多层陶瓷外壳以其优良的性能被广泛应用于航
生产。多层陶瓷外壳分为高温共烧陶瓷外壳（ＴＣ）ＨＣ和低温共烧陶瓷外壳（ＴＣ）类。本文仅对高温ＬＣ两共烧陶瓷外壳（ＣＣ）进行探讨。ＨＴ
汤纪南
（苏省宜兴电子器件总厂，江苏江宜兴２４２１２１）
摘
要：文章对多层陶瓷外壳的失效模式，包括陶瓷底座断裂失效、绝缘电阻失效、断路和短路失
效、外引线和无引线外壳引出端焊盘与外电路连接失效、电镀层锈蚀失效、密封失效、键合和芯片剪切
失效和使用不当造成失效等进行讨论，并对这些失效的失效机理进行了分析，根据以上的失效模式及其失效机理分析，多层陶瓷外壳的可靠性设计进行了探讨。对关键词：多层陶瓷外壳；失效模式；失效机理；可靠性设计
中图分类号：Ｎ０．Ｔ３５９４文献标识码：Ａ文章编号：１８ —００（０６）１ —０２０６１１７２０００２ —５
ｔｎｃｕｅｙｉｒｐｒｕｅ，ｎＯｏ．ｄａａｙｉｅｅｉｖｌａｉｎｍｅｈｍｓ．ｓｄｏａｙｉｆｉａｓｄｂｍｐｏｅｓａｄＳｎＡｎｎｌｓｓｔｓｎａｉｔｃａｍＢａｅｎｔａｌｓｓｏｏｈｄｏｈｅｎ

片状多层陶瓷电容机械应力失效分析

电子产品世界片状多层陶瓷电容机械应力失效分析Mechanical stress failure analysis of chip multilayer ceramic capacitors周睿，项永金，王少辉，陈秀秀（格力电器（合肥）有限公司，合肥 230088）摘要：因片式多层陶瓷电容器脆性较强、抗弯曲能力较差，封装尺寸直接影响电器产品使用寿命。

组装生产过程中对片状多层陶瓷电容产生应力极易导致贴片电容开裂。

本文通过优化电容器选型，更改电容器结构，从根本上杜绝贴片电容机械应力问题。

关键词：片式多层陶瓷电容；机械应力；弹性银层；封装选型0 引言片式多层陶瓷电容器是各电路中重要的电子元器件，因其体积小、电容量范围宽、介质损耗小、稳定性高等优点，被广泛使用在各种电路中。

但在使用过程中片式电容器一旦失效将对整体电路造成严重影响。

因此需对片式电容的选型、失效机理及材质特性进行深入研究分析。

1 片状多层陶瓷电容简介片式多层陶瓷电容器是多层叠合结构，相当于多个简单平板电容器的并联体，之所以采用多层结构是为了以较小的体积获取较大的电容量。

多层片式陶瓷电容器的结构主要包括三大部分：陶瓷介质、金属内电极和金属外电极。

图1所示的多层陶瓷电容器是由印好电极（内电极）的陶瓷介质膜片以错位方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层（外电极）制成。

图１　片式陶瓷电容结构图１．１　失效特性描述平行电极之间的裂纹主要有两大原因：一是外部机械应力，这种开裂特征基本存在于电极两端，会造成电容器数个平行电极之间开裂。

二是电容器制造过程中的工艺缺陷，在电容器非常窄的两个相邻电极之间产生微裂纹，或电容器电极间存在裂缝，电极之间介质开裂，可导电的污染物夹杂其中，介质介电能力下降而发生漏电甚至击穿。

１．２　材质特性片式多层陶瓷电容通常采用钛酸或钛酸银等陶瓷材料作为电介质，陶瓷材料具有硬脆的物理特性，其塑性形变范围很小，断裂时呈脆性，这使得片式多层陶瓷电容的弯曲形变超过其承受范围时极易产生破裂失效。

热障涂层的陶瓷层剥失效机理与长寿命功能层级结构设计

热障涂层的陶瓷层剥失效机理与长寿命功能
层级结构设计
热障涂层是一种用于保护高温工作部件的涂层，主要由金属涂层、陶瓷层和粘合层组成。

其中，陶瓷层作为最外层，承受高温氧化、热应力等多重环境作用，容易发生剥落导致涂层失效。

陶瓷层剥落的主要机理包括：
1.化学侵蚀：高温下，陶瓷层易被氧化物腐蚀，从而破坏涂层结构；
2.热应力：由于涂层与基底材料热膨胀系数不同，温度变化会导致热应力产生，进而引发剥落；
3.机械应力：在机械载荷、车间振动等环境下，陶瓷层易受到应力、扭曲或挤压等机械作用，导致剥落；
4.材料疲劳：长期高温、高应力作用下，涂层材料会发生疲劳变形，从而促进剥落的发生。

为解决热障涂层陶瓷层剥落的问题，可以通过设计长寿命功能层级结构来提高其耐久性。

具体措施如下：
1.改善陶瓷层和粘结层的结构，提高涂层整体力学强度；
2.引入多层结构，增强涂层对热应力、机械应力和氧化腐蚀的抗性；
3.优化材料的组成和配比，增强陶瓷层的抗热氧化能力；
4.优化工艺参数，提高涂层沉积质量和陶瓷层粘结强度。

通过以上措施的优化，可以设计出具有较高耐久性的长寿命功能层级结构热障涂层，为高温工业应用提供保护层。

MLCC的一种典型失效形式及优化方式

2021年3月电子工艺技术Electronics Process Technology第42卷第2期93摘　要：对多层陶瓷电容器的一种典型失效形式进行研究。

将多层陶瓷电容器焊后进行极限高低温冲击试验，试验发现焊接端头会出现微裂纹。

微裂纹底部与外电极金属边缘重合，裂纹斜向上延伸，与焊接面之间呈锐角。

裂纹贯穿交叠电极时会导致陶瓷电容器的电性能失效。

后续可以根据实际情况为多层陶瓷电容器设计适宜的上下护片厚度、外电极端头宽度及单侧电极宽度，以保证其承受温冲后电性能不受影响，也可通过优化多层陶瓷电容器的结构设计和材料选型，进一步提高多层陶瓷电容器的抗极限温冲的能力。

关键词：多层陶瓷电容器；高低温冲击试验；微裂纹；电极；护片厚度中图分类号：ＴＮ６０５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－３４７４（２０２１）０２－００９３－０３Abstract: A kind of typical failure mode of the multilayer ceramic capacitor is studied. The extreme high and low temperature impact test of multilayer ceramic capacitor is carried out after soldering, it is found that micro cracks would appear at the soldering end. The bottom of the micro crack coincides with the metal electrode edge, the micro crack extends obliquely upward with an acute angle to the soldering surface. The micro cracks affect the electrical properties when the cracks run through the overlapping electrodes. The thickness of suitable protective sheet, the width of outer electrode end and the width of one side electrode can be designed for multilayer ceramic capacitors according to the actual situation to ensure that their electrical properties is not affected after high and low temperature impact. However, the structure design and material selection of multilayer ceramic capacitor can be also optimized to improve the ability to resist high and low temperature impact.Keywords: multilayer ceramic capacitor; high and low temperature impact test; micro crack; electrode; protective sheet thicknessDocument Code: A Article ID: 1001-3474 (2021) 02-0093-03MLCC的一种典型失效形式及优化方式A Typical Failure Mode and Optimization Method of MLCC吕晓云，黄栋，叶晓飞，席亚莉，李敏娟LV Xiaoyun, HUANG Dong, YE Xiaofei, XI Yali, LI Minjuan（中国航天科技集团公司第七七一研究所，陕西　西安　７１０１００）( The 771st Research Institute of CASC, Xi’an 710100, China )多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor, MLCC）又称为独石电容器（Monolithic Capacitor, MLC），是由陶瓷介质薄膜和金属电极水平交互叠制而成。

多层陶瓷电容器失效分析

多层陶瓷电容器失效分析多层陶瓷电容器的质量控制为一系统工程，首先必须对实际生产中的失效样品进行分析以确定失效的根本原因，在此基础上逐步提出改进措施并最终达到最优化的控制。

前言无源元件(passive component) 在电子产品中占有十分重要的地位。

虽然很多无源元件在整个电子产品中所占的物料价值并不高，但任何一个微不足道的元器件的失效都可能导致整个系统的失效。

一般电子产品中有源元器件(IC)和无源元件的比例约为1：10-20。

从该数据可以看出无源元件质量控制的重要性。

无源元件的类型很多，多层陶瓷电容器(MLCC)是其中最重要，也是用量最大的产品之一。

图1为MLCC的典型结构。

其中导体一般为Ag或AgPd，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。

器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb 层用以焊接。

近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。

根据MLCC的电容数值及稳定性，MLCC划分出NP1、COG、X7R、Z5U等。

根据MLCC 的尺寸大小，可以分为1206，0805，0603，0402，0201等。

MLCC 的常见失效模式多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。

但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。

陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素。

内在因素主要有以下几种：1.陶瓷介质内空洞(Voids)导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。

空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。

该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。

2.烧结裂纹(firing crack)烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。

贴片陶瓷电容失效机理分析

多层贴片陶瓷电容（MLCC）失效机理分析一．MLCC的应用及发展方向MLCC，广泛用于消费、通讯、信息类电子整机设备中，主要起到滤波、隔直、耦合、振荡等作用。

随着电子信息产业不断的发展，电子设备向薄、小、轻、便携式发展，MLCC也逐步向小型化、大容量化、高频率方向发展，MLCC在我们的HID及高端平板电视里有着极为广阔的应用，片状电容是增长速度最快的无源电子元器件之一，具有广阔的发展前景。

二．MLCC的基本结构MLCC有三大部分组成：1. 陶瓷介质 2.内部电极 3.外部电极其中电极一般为Ag或AgPd(钯)，陶瓷介质一般为(SrBa)TiO3，多层陶瓷结构通过高温烧结而成。

器件端头镀层一般为烧结Ag/AgPd，然后制备一层Ni阻挡层(以阻挡内部Ag/AgPd材料，防止其和外部Sn发生反应)，再在Ni层上制备Sn或SnPb层用以焊接。

近年来，也出现了端头使用Cu的MLCC产品。

三．MLCC的失效模式多层陶瓷电容器本身的内在可靠性十分优良，可以长时间稳定使用。

但如果器件本身存在缺陷或在组装过程中引入缺陷，则会对其可靠性产生严重影响。

陶瓷多层电容器失效的原因分为外部因素和内在因素。

内在因素主要包括以下三个方面： 1.陶瓷介质内空洞导致空洞产生的主要因素为陶瓷粉料内的有机或无机污染，烧结过程控制不当等。

空洞的产生极易导致漏电，而漏电又导致器件内部局部发热，进一步降低陶瓷介质的绝缘性能从而导致漏电增加。

该过程循环发生，不断恶化，严重时导致多层陶瓷电容器开裂、爆炸，甚至燃烧等严重后果。

2. 烧结裂纹烧结裂纹常起源于一端电极，沿垂直方向扩展。

主要原因与烧结过程中的冷却速度有关，裂纹和危害与空洞相仿。

3．分层多层陶瓷电容器的烧结为多层材料堆叠共烧。

烧结温度可以高达1000℃以上。

层间结合力不强，烧结过程中内部污染物挥发，烧结工艺控制不当都可能导致分层的发生。

分层和空洞、裂纹的危害相仿，为重要的多层陶瓷电容器内在缺陷。

TO型陶瓷外壳封接失效模式有限元分析

TO型陶瓷外壳封接失效模式有限元分析司建文;郭怀新;王子良【摘要】针对TO型针封结构陶瓷外壳在封接过程中的开裂、变形等失效现象,采用ABAQUS有限元模拟软件,系统分析了包铜复合引线、氧化铝陶瓷环、柯伐过渡片及钢框架的应力分布规律.结果表明残余应力在陶瓷环上存在集中情况,且陶瓷内环受拉应力,极易导致瓷件微裂纹和开裂.进而解释了针封结构外壳在钎焊封接时易出现严重的因瓷件微裂纹或开裂引起的可靠性失效现象,并对类似针封结构外壳封接的可靠性评估和优化设计有一定的指导意义.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2016(016)002【总页数】5页(P9-13)【关键词】针封结构;外壳;应力;有限元【作者】司建文;郭怀新;王子良【作者单位】南京电子器件研究所,南京 210016;南京电子器件研究所,南京210016;南京电子器件研究所,南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TN305.94随着微电子器件不断向高集成、小型化、多功能及长寿命方向发展，其可靠性要求的提高和失效研究成为微电子封装领域的重要研究热点。

由于材料热失配效应，封装过程不可避免地存在残余应力，若残余应力过大会导致材料微裂纹、变形，影响器件长期可靠性，甚至直接导致器件失效[1～3]。

因此建立和发展有效而精确的封装应力计算方法，是封装设计和可靠性研究中必要的研究工作。

在外壳进行钎焊封接过程中，在受到温度及封接固定等条件作用下，往往出现外壳薄弱区变形、微裂纹甚至开裂等现象，导致器件漏气、性能失效，尤其对TO型针封结构陶瓷外壳，这种失效现象极为普遍，其结构的可靠性是封接过程及后续应用过程中急需解决的重要问题之一。

然而，钎焊封接过程中类似结构的外壳受力分布形态的测试分析极为困难，仅依据钎焊结果去理论评估，尚未有统一的分析标准[2～6]。

因而，利用数值方法对钎焊封接过程外壳的受力形态进行理论分析就成为一种潜在的有效方法。

本文就针对TO型针封结构陶瓷外壳在钎焊封接过程中的失效现象，首次采用有限元方法建立该结构外壳在封接过程中的三维仿真模型，对外壳的钎焊封接引起的残余应力进行模拟计算。

品检中的失效分析与可靠性检测方法研究

品检中的失效分析与可靠性检测方法研究在现代生产领域中，品质保证是企业成功的关键之一。

为了保证产品的品质，减少不良率和故障率，品检中的失效分析和可靠性检测方法成为了必不可少的工具。

本文将探讨品检中的失效分析和可靠性检测方法的研究现状与应用。

失效分析是指通过对产品在使用中或测试中出现故障或不良现象进行分析，找出失效的原因和根本问题的方法。

失效分析的目标是建立一个有效的问题识别系统，通过对失效的分析和研究，找到最主要的失效原因，从而改进产品设计和生产工艺，提高产品的可靠性。

失效分析主要分为质量失效分析和可靠性失效分析两种。

质量失效分析是指对产品在制造、运输、存储、使用过程中出现的不良现象进行分析。

它可以通过采用不同的方法，如故障树分析、失效模式与效应分析等，对导致产品质量问题的原因进行定位。

通过质量失效分析，企业可以找出产品设计、生产工艺等方面的改进措施，提高产品质量。

可靠性失效分析是指对产品在正常使用条件下出现的故障现象进行分析。

它可以帮助企业发现产品设计和制造中的缺陷，并找出改进方法，提高产品的可靠性。

可靠性失效分析常用的方法包括故障模式与效应分析、故障树分析等。

通过对产品的可靠性失效分析，企业可以找到导致产品故障的原因，从而改进产品设计和制造工艺，提高产品的可靠性。

在品检中，可靠性检测方法也是非常重要的。

可靠性检测是指通过对产品进行一系列测试和评估，判断产品是否符合可靠性要求的方法。

常用的可靠性检测方法包括可靠性试验、可靠性可行性分析、可靠性增量分析等。

可靠性检测的目的是保证产品在正常使用条件下的性能和寿命能够达到设计要求，提高产品的可靠性。

在实际应用中，失效分析和可靠性检测方法常常结合使用。

失效分析可以帮助企业找出产品质量和可靠性问题的根源，而可靠性检测则可以验证产品是否满足设计要求。

通过失效分析和可靠性检测的结合使用，企业可以全面了解产品的质量和可靠性状况，并采取相应的措施改进产品。

综上所述，品检中的失效分析和可靠性检测方法在现代生产中具有非常重要的作用。

失效分析(和可靠性)没有那么高深莫测

失效分析(和可靠性)没有那么高深莫测失效分析现在已经成为了热门技术。

业界也有不少专家在讲授失效分析知识。

总的来说，失效分析在一般人的眼中，是很高深莫测的一门学问。

这以失效分析方面的专家动辄就拿昂贵的仪器，拿高深IC的解剖来说事不无关系。

事实上，有的仪器他们可能也没用过，只有美国的大机构才用得起。

学院派的专家就不用说了，他们由于没有工作经验，所以只能讲解一些理论，他们的主要东西基本上是靠照搬美国的理论来的。

所以，大理论一听，真的很高深。

而一些研究所的专家，可能用过一些仪器（但是他们用得也不全），也做过一些解剖，但是，很少有企业用到那些仪器。

即使是一些有工作经验的专家出来传授失效分析知识，也不能免俗，总是以那些高深的分析和解剖为主要讲解内容。

（我不清楚他们是有所保留，还是觉得不讲高深一点镇不住人）在我看来，一味地强调高深的失效分析，不顾中国企业现状，就像没有教会人走路就先教人跑步一样。

中国电子行业现在的状况可以说是可靠性非常差。

即使一些大公司有可靠性相关部门，很多大公司对可靠性测试花了大投入，但是对失效分析不够重视，失效分析人员沦为修理人员。

而可靠性测试的理论基础也是基于发达国家的理论过来的，所以有时并不是那么符合我国，因为我国的技术水平以发达国家不在同一个层面，所以出的问题也不是同层面的问题。

中国人有个很大的缺点，就是喜欢形式主义，所以不管是大公司还是小公司，在失效分析和可靠性方面，空有形式，少有实质。

可靠性领域，有两个榜样。

美国和日本。

美国以严格全面的测试保证可靠性。

日本却是更重视失效分析。

当然，美国失效分析也是老大，但是日本相对来说更重视实用的失效分析（当然日本也重视可靠性实验）。

美国是技术巨无霸，可靠性测试方面日本也没办法达到那样的水平，所以日本实事求是地选择失效分析为重点，不断完善，从而使品质不断提升。

日本的电子产品曾经是劣质品的代名词，但是后来很多地方，特别是家电，赶上了甚至超越了美国。

多层陶瓷容器行业痛点与解决措施

多层陶瓷容器行业痛点与解决措施多层陶瓷容器行业是指生产和销售多层陶瓷容器的产业。

随着人们对环境保护和健康意识的提高，多层陶瓷容器作为一种环保、健康、可持续发展的产品，得到了广泛的应用和推广。

然而，多层陶瓷容器行业仍然存在一些痛点，需要采取相应的解决措施。

首先，多层陶瓷容器行业面临的痛点之一是生产成本高。

多层陶瓷容器的生产过程相对复杂，需要高温烧制和精细加工，所以其生产成本较高。

为了解决这个问题，企业可以采取以下措施：1.利用技术进步降低生产成本。

通过引进先进的生产设备和工艺，提高生产效率和产品质量，降低生产成本。

2.提高资源利用率。

合理利用原材料，减少资源浪费，降低成本。

3.寻找廉价的替代原材料。

寻找具有类似性能的廉价替代材料，降低原材料成本。

其次，多层陶瓷容器行业还面临产品品质不稳定的问题。

由于多层陶瓷容器的生产过程较为复杂，产品品质容易受到影响。

为了解决这个问题，企业可以采取以下措施：1.加强质量管理。

建立科学的质量管理体系，从原材料采购、生产工艺控制到产品检测，严格把关，提高产品的稳定性和一致性。

2.加强员工培训。

加强对生产工人和质量检测人员的培训，提高他们的技能水平和质量意识，以确保产品的质量稳定性。

3.引进先进的质量检测设备和技术。

通过引进先进的质量检测设备和技术，提高产品检测的准确性和可靠性，减少产品品质变异。

另外，多层陶瓷容器行业还面临市场竞争激烈的问题。

由于多层陶瓷容器市场的需求量逐渐增加，吸引了越来越多的企业进入这个行业，市场竞争激烈。

为了解决这个问题，企业可以采取以下措施：1.提高产品的差异化竞争力。

通过创新设计、研发新品种、提供定制化服务等方式，从产品差异化出发，获得竞争优势。

2.加强品牌建设。

通过提高品牌知名度和美誉度，建立品牌忠诚度，提高产品竞争力。

3.加大市场开拓力度。

积极开拓国内外市场，寻找新的销售渠道和客户，扩大市场份额。

总之，多层陶瓷容器行业在发展过程中面临一些痛点，但通过采取相应的解决措施，可以克服这些问题，实现行业的持续发展。

电子产品中MLCC的质量失效分析

以上厚度、接地信号网络铺铜连接等方向设计。②电路板四边形状应规则，应为矩形排布形状。③MLCC排布远离发热器件，例如功率器件。且电容本体的长度方向应垂直于PCB在装焊或使用过程中会发生弯曲方向。应尽量远离螺钉孔、邮票孔、V-CUT槽拼板分离边布局。螺钉紧固点分布间距均匀合理，避免同一个点或者同一个方向着重受力。④采用标准焊盘设计，表贴器件实现100%回流焊装配方式。对于微波组件或者模块，由于组件或模块体积较小，频率较高，结构较为复杂，难以避免需要2个以上器件共岛时，应进行阻焊设计，避免器件受多次焊接。⑤产品在试验阶段应在技术要求的条件下验证充分。⑥限额使用器件。充分了解MLCC器件耐压过流能力，应在80%标称值以下使用。⑦注意器件选型。1210及以上封装更容易受应力影响，在有足够安装高度时，应优选柔性端子陶瓷电容代替。
1.2 MLCC失效原因分析电子产品生产使用过程中，常见的失效现象主要为：外部电极脱落、主体断裂、电容内部瓷片开裂、碳化。主要原因可归结为：机械冲击、热冲击和过压过流[1]。（1）机械冲击。机械冲击主要来自电路板翘曲变形、螺钉紧固、周转清洗过程硬物撞击。MLCC为多层陶瓷介质膜片叠加而成，具有易脆特性，且无引脚。一旦MLCC焊接于电路板上，任何外力都会对MLCC产生不良影响，甚至引起失效。当电路板发生不同程度的翘曲变形，并且未采取改善措施而进行安装紧固时，会在MLCC两焊端产生相反方向的机械应力，从而产生裂缝。 MLCC与螺钉或者其他紧固点、邮票孔、V-CUT槽未满足安全间隙时，施加在电路板上的压力未能安全释放，致使周边器件受损。电路板在周转、清洗过程未做防震防碰撞防护时，当受外部硬物撞击或者板间器件碰撞或重力快速放置或尖锐镊子、刷子搓洗时，板上MLCC器件极易受损。起初这些裂缝可能极细，而没有穿透内电极，也难以在外观检验时分辨出。常温测试电路板性能时，质量问题未能及时暴露。但经过温度冲击、应力筛选后，裂缝随之扩大或在做低温试验，当有水分渗入失效会明显浮现。（2）热冲击。热冲击破裂通常发生于焊接过程。电路板、待焊器件、镊子焊接前均需进行充分预热。如预热不充分，当烙铁产生的急剧高温使电容两端骤然受热，过大的温度梯度让电容内部材料瞬间膨胀。在足够大的交变热应力的作用下，MLCC易发生热疲劳失效，内部出现裂纹。此时裂纹一般会贯穿到电容表面。焊接MLCC时，电容两端焊锡量应保持一致且焊锡不能过量。当采用回流焊装配方式时，由于为自动印刷锡膏，不存在电容两端锡量不一致的情况。但采用手工焊接装配方式时，电容两端焊锡量一般难以控制。此时焊锡高度应满足：1/3器件高度＜焊锡高度＜2/3器件高度。因为焊锡冷却后会产生收缩力，若电容电极两端焊锡量不一致则产生大小不一致的收缩力。电容本体易发生破裂，一般发生在焊锡少的一端。一次焊接不成功需用烙铁修补焊点2次以上、与其他器件共岛且无有效的阻焊层、存在复杂焊接工艺（例如：基板组件烧结等）等情况均使MLCC内部陶瓷重复受热产生形变，加剧加大电容失效概率。因此MLCC器件经历2次以上复焊时，应更换器件。